WO2007043412A1

WO2007043412A1 - Ｘ線管及びそれを含むｘ線源

Info

Publication number: WO2007043412A1
Application number: PCT/JP2006/319872
Authority: WO
Inventors: Tomoyuki Okada; Tutomu Inazuru
Original assignee: Hamamatsu Photonics K.K.
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2006-10-04
Publication date: 2007-04-19
Also published as: KR101240779B1; KR20080052552A; TWI419194B; EP1944789A4; EP1944789B1; EP1944789A1; US7664229B2; TW200719379A; JP4954525B2; US20090154651A1; JP2007103315A; CN101283434A; CN100594576C

Description

明細書

X線管及びそれを含む X線源

技術分野

[0001] この発明は、容器内部で発生させた X線を X線出射窓から外部に取り出す X線管及びそれを含む X線源に関するものである。

背景技術

[0002] X線は物体に対して透過性の良い電磁波であり、物体の内部構造の非破壊 ·非接触観察に多用されている。 X線管は、電子銃力ゝら出射された電子を X線ターゲットに入射させて X線を発生するのが通例である。 X線管は、特許文献 1に記載されたように電子銃を収容する筒状部材力ターゲットを収容する収納部材に取り付けられている。電子銃から出射された電子は、ターゲットに入射し、ターゲットから X線が発生する。発生した X線は、 X線管の X線出射窓を透過し、外部の試料に照射される。試料を透過した X線は、各種 X線画像撮像手段によって拡大透視画像として撮像される。

特許文献 1 :米国特許第 5, 077, 771号

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] 発明者らは、従来の X線管について検討した結果、以下のような課題を発見した。

すなわち、撮像される拡大透視画像が不鮮明になる要因の一つとして、 X線出射窓力も見た場合における X線の発生領域の形状 (以下、「X線の発生形状」という。）の楕円化が挙げられる。 X線の発生形状は、 X線ターゲットに電子が入射する際の電子ビームの断面形状 (以下、「電子の入射形状」という。）に起因する。つまり、電子の入射形状が円形に近づくほど、 X線の発生形状も円形に近づくことになる。そのため、特許文献 1に記載された X線管では、 X線ターゲットを含む陽極の先端にシールド（フード電極)を設けることにより、当該フード電極に電子の入射形状を調整する働きを持たせ、 X線の発生形状を可能な限り円形状にしょうとされていた。

[0004] 一方、撮像される拡大透視画像の拡大率を増大するためには、 X線ターゲットへの電子入射位置 (X線の焦点位置)から X線出射窓までの距離 (FOD : Focus Object Di stance)を短くする必要がある。し力しながら、陽極の先端にフード電極が設けられていると、 FODが長くなる。このように、従来の X線管では、フード電極をつけない場合、拡大透視画像の十分な鮮明度が得られなくなる一方、フード電極をつけた場合、拡大透視画像の拡大率の増大が困難になるといった課題があった。

[0005] この発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、鮮明な拡大透視画像の撮像を可能にするとともに、該拡大透視画像の拡大率増大を可能にするための構造を備えた X線管及びそれを含む X線源を提供することを目的としてヽる。課題を解決するための手段

[0006] この発明に係る X線管は、陽極収納部と、 X線ターゲットを有する陽極と、電子銃とを備える。陽極収納部には、内部で発生した X線を外部に取り出すための X線出射窓が設けられている。陽極は、陽極収納部内の所定位置に固定される。電子銃は、

X線ターゲットから X線出射窓に向けて X線を発生させるベく、該 X線ターゲットに向けて電子を照射する。特に、陽極収容部は、 X線ターゲットの電子入射面を挟んだ状態で互いに対向するよう配置された一対の導電性平面部を有する。これら一対の導電性平面部は、電子銃の電子出射口中心と X線ターゲットの電子入射面中心とを結ぶ第 1基準線と、該第 1基準線と X線ターゲットの電子入射面上で交差する直線であつて X線出射窓中心と X線ターゲットの電子入射面中心を結ぶ第 2基準線を含む基準面に対して平行に配置されている。なお、 X線出射窓、 X線ターゲットの電子入射面、及び電子銃の電子出射口は、この基準面が X線ターゲットの直交するよう配置されるのが好ましい。

[0007] このように、当該 X線管では、 X線ターゲットの電子入射面を挟んだ状態で、上記基準面に平行に対向するよう配置された一対の導電性平面部が、陽極収容部に設けられている。この構成において、 X線ターゲットの電子入射面と電子銃との間に形成される電界の作用により、電子の入射形状を円形に近づけることが可能になる。その結果、 X線の発生形状を円形に近づけることが可能になる。すなわち、鮮明な拡大透視画像を得ることができる。さらに、従来の X線管とは異なりフード電極を用いる必要がないために、 FODを短くすることができる。したがって、当該 X線管によれば、拡大透視画像の拡大率増大も可能になる。

[0008] この発明に係る X線管において、陽極収容部は、電子銃が取り付けられる筒状のへッド部と、該ヘッド部内に取り付けられ、内部に X線ターゲットの電子入射面が配置される内側容器 (内筒管)を備えてもよい。この場合、一対の導電性平面部は、内筒管に設けられるのが好ましい。このような構成によれば、ヘッド部と別体の内筒管に導電性平面部が形成されるので、電子銃収容部が取り付けられるヘッド部に一対の導電性平面部を直接形成する場合と比較して、該一対の導電性平面部の形成が容易になる。

[0009] この発明に係る X線管にぉ、て、陽極は、直状の本体部と、本体部の先端から該本体部の軸線に沿って延在する突出部を備えてもよい。この場合、突出部には、 X線タ一ゲットの電子入射面が形成されるのが好ましい。このような構成によれば、陽極の突出部が直状の本体部の軸線に沿って延在し、該突出部に X線ターゲットの電子入射面が形成されるので、突出部による電界的作用が加わり、さらに、電子の入射形状を円形に近づけることが可能になる。

[0010] また、この発明に係る X線管において、 X線ターゲットに対面する電子銃の電子出射口は、円形形状を有するのが好ましい。この場合、電子の入射形状を円形に近づけることが一層容易になる。

[0011] さらに、この発明に係る X線源は、上述のような構造を有する X線管（この発明に係る X線管）を備えるとともに、 X線ターゲットで X線を発生させるための電圧を、該 X線ターゲットが配置された陽極に供給する電源部を備える。

[0012] なお、この発明に係る各実施例は、以下の詳細な説明及び添付図面によりさらに十分に理解可能となる。これら実施例は単に例示のために示されるものであって、この発明を限定するものと考えるべきではない。

[0013] また、この発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明から明らかになる。しかしながら、詳細な説明及び特定の事例はこの発明の好適な実施例を示すものではある力例示のためにのみ示されているものであって、この発明の思想及び範囲における様々な変形および改良はこの詳細な説明から当業者には自明であることは明らかである。発明の効果

[0014] この発明に係る X線管によれば、鮮明な拡大透視画像の撮像が可能になるとともに、該該拡大透視画像の拡大率増大が可能になる。

図面の簡単な説明

[0015] [図 1]は、この発明に係る X線管の第 1実施例の構成を示す分解斜視図である。

[図 2]は、第 1実施例に係る X線管の全体構成を示す斜視図である。

[図 3]は、図 2中に示された ΠΙ-ΠΙ線に沿った、第 1実施例に係る X線管の内部構造を示す断面図である。

[図 4]は、図 3中に示された IV— IV線に沿った、第 1実施例に係る X線管の内部構造を示す断面図である。

[図 5]は、第 1実施例に係る X線管において、陽極の突出部周囲に形成された等電位面を説明するための拡大断面図である。

[図 6]は、図 5中に示された VI— VI線に沿った、第 1実施例に係る X線管の内部構造を示す断面図である。

[図 7]は、陽極の先端部の構造を示す拡大斜視図である。

[図 8]は、陽極の先端部における電子の入射形状及び X線の発生形状を説明するための図である。

[図 9]は、この発明に係る X線管の第 2実施例の特徴部分として、特に、陽極における突出部の構成を示す拡大斜視図である。

[図 10]は、第 2実施例に係る X線管全体の内部構造を示す断面図であって、実質的に図 2中に示された ΙΠ-ΙΙΙ線に沿つた断面に相当して、る。

[図 11]は、図 10中に示された XI— XI線に沿った、第 2実施例に係る X線管の内部構造を示す断面図である。

[図 12]は、第 2実施例に係る X線管における突出部近傍の拡大図であって、突出部のターゲット周囲に形成された等電位面を説明するための図である。

[図 13]は、図 12中に示された XIII— XIIIに沿った、第 2実施例に係る X線管の内部構造を示す断面図である。

[図 14]は、この発明に係る X線管の第 3実施例の特徴部分として、特に、陽極の突出部の構成を示す拡大斜視図である。

[図 15]は、この発明に係る X線管の第 3実施例について、突出部のターゲット周囲に形成された等電位面を説明するための図である。

[図 16]は、従来の X線管におけるターゲット近傍の構造を示す拡大断面図である。

[図 17]は、図 16中に示された XVII— XVII線に沿った、従来の X線管の内部構造を示す断面図である。

[図 18]は、従来の X線管におけるターゲット先端の構成を示す拡大斜視図である。

[図 19]は、従来の X線管における陽極先端における電子の入射形状及び X線の発生形状を説明するための図である。

[図 20]は、この発明に係る X線源の一実施例の構成を示す分解斜視図である。

[図 21]は、本実施例に係る X線源の内部構造を示す断面図である。

[図 22]は、非破壊検査装置の X線発生装置に組み込まれた X線源 (本実施例に係る

X線管を含む)の作用を説明する正面図である。

符号の説明

[0016] 1Α、 1Β、 1 ··Χ線管、 3…真空外囲器（陽極収容部）、 5、 40、 50…陽極、 5d、 4 7b、 52c…ターゲット、 5f、 41、 51…本体部、 9…ヘッド部、 13· ··内筒管（内側容器) 、 13d…導電性平面部、 47、 52…突出部、 5e、 47d、 52d…電子入射面、 15· ··電子銃、 15a…電子出射口、 10· ··Χ線出射窓、 C1…管軸線、 C2、 C4、 C5…本体部の軸線、 100· "X線源、 102· ··電源部、 102A…絶縁ブロック、 102Β· ··高電圧発生部、 102C…高電圧線、 102D…ソケット、 103"'第1板部材、 103A…ネジ揷通孔、 104· ··第 2板部材、 104A…ネジ揷通孔、 105· ··締結スぺーサ部材、 105A…ネジ孔、 106…金属製筒部材、 106A…取付フランジ、 106B…逃げ面、 106C…挿通穴、 108…導電性塗料、 109· ··締結ネジ、 110…高圧絶縁オイル、 XC〜X線カメラ、 S P…試料板、 P…観察ポイント、 XP〜X線発生ポイント。

発明を実施するための最良の形態

[0017] 以下、この発明に係る X線管及びそれを含む X線源の各実施例を、図 1〜図 15及び図 20〜図 22を参照しながら詳細に説明する。なお、従来の X線管との比較を容易にするため、図 16〜図 19も適宜利用する。また、図面の説明において、同一部位、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

[0018] (第 1実施例）

まず、図 1〜図 8を参照し、第 1実施例に係る X線管 1Aについて説明する。なお、図 1は、この発明に係る X線管の第 1実施例の構成を示す分解斜視図である。図 2は、第 1実施例に係る X線管 1Aの全体構成を示す斜視図である。図 3は、図 2中に示された ΠΙ-ΠΙ線に沿った、第 1実施例に係る X線管 1Aの内部構造を示す断面図である。図 4は、図 3中に示された IV— IV線に沿った、第 1実施例に係る X線管 1Aの内部構造を示す断面図である。図 5は、第 1実施例に係る X線管 1Aにおいて、陽極の突出部周囲に形成された等電位面を説明するための拡大断面図である。図 6は、図 5中に示された VI— VI線に沿った、第 1実施例に係る X線管 1Aの内部構造を示す断面図である。図 7は、陽極の先端部の構造を示す拡大斜視図である。図 8は、陽極の先端部における電子の入射形状及び X線の発生形状を説明するための図である。特に、図 7において、領域 (a)は、陽極の先端部の斜視図であり、領域 (b)は、領域 (a) 中の矢印 (b)で示された方向力も見た陽極の先端部の斜視図、領域 (c)は、領域 (a )中の矢印 (c)で示された方向力も見た陽極の先端部の斜視図を示す。

[0019] 図 1〜図 4に示されたように、第 1実施例に係る X線管 1Aは、密封型の X線管である。この X線管 1 Aは、陽極収容部としての管状の真空外囲器本体 3を有し、この真空外囲器本体 3内には後述するターゲット 5dを有する陽極 5が収容されている。真空外囲器本体 3は、陽極 5を支持する略円筒状のバルブ 7と、 X線出射窓 10を有する略円筒状のヘッド部 9と、バルブ 7とヘッド部 9とを連結するリング部材 7bとを備え、真空外囲器本体 3に電子銃収容部 11が溶接されて真空外囲器 2となる。該真空外囲器 2 の内部は、所定の真空度になるまで減圧されている。また、バルブ 7とヘッド部 9とは共通の管軸線 C1となるようにリング部材 7bに固定されている。ヘッド部 9には、管軸線 C1方向における一端に X線出射窓 10が設けられている。一方、ガラス (絶縁体）力なるバルブ 7の管軸線 C1方向における他端は、開口を閉じるように縮径していき、陽極 5の基端部 5aの一部を外部に露出させた状態で、陽極 5を真空外囲器本体 3 内の所望の位置に保持する。つまり、真空外囲器本体 3は、その一端に X線出射窓 1 0を有するとともに、他端で陽極 5を保持している。なお、以下の説明における上下は、真空外囲器本体 3の管軸線 CI方向における一端側 (X線出射窓 10側）を「上」、真空外囲器本体 3の管軸線 C1方向における他端側（陽極 5の保持側）を「下」とする。

[0020] ノレブ 7の上端部には、リング部材 7bが融着されている。リング部材 7bは、金属製の円筒部材であり、上端に環状のフランジが形成されている。リング部材 7bの上端は、ヘッド部 9の下端部に当接した状態で溶接される。

[0021] ヘッド部 9は、略円筒形状である金属製の部材であり、その外周に環状のフランジ部 9aが形成されている。ヘッド部 9は、フランジ部 9aを挟んで下部 9bと上部 9cに分かれ、バルブ 7との間で管軸線 C1が共通するように下部 9bの下端部にリング部材 7b が溶接されている。ヘッド部 9の上部 9cには、その端部の開放を塞ぐように Be材からなる X線出射窓 10が設けられている。さらに、上部 9cには、真空外囲器 2内を真空にするための排気孔 9eが形成され、排気孔 9eが形成されたヘッド部 9の内壁には排気管が固定されている。

[0022] ヘッド部 9内には、略円筒形状である内筒管（内側容器） 13が取り付けられている。

内筒管 13の管軸線方向における下端部 13aは、バルブ 7内の空間に入り込んでおり、その外周側には、ヘッド部 9の下端に当接する当接部 13bが設けられている。

[0023] ヘッド部 9の上部 9cには、その外周に平面部 9dが形成され（図 1及び図 2参照）、その平面部 9dには、電子銃収容部 11を装着するためのヘッド部側貫通孔 9fが形成されている。これに対し、ヘッド部 9内に設けられた内筒管 13には、電子銃収容部 11を装着するために、ヘッド部側貫通孔 9はりも小径となる内筒管側貫通孔 13fが形成されている。そして、大径のヘッド部側貫通孔 9f側から見て、小径の内筒管側貫通孔 1 3fは、大径のヘッド部側貫通孔 9f内に位置すると共に、 X線出射窓 10側に偏心して配置されている（図 4参照)。

[0024] 電子銃収容部 11は略円筒形状であり、その一端部には、縮径して突き出た円筒状の首部 11aが設けられ、その首部 11aから円筒部 l ibが突き出している。首部 11aはヘッド部 9のヘッド部側貫通孔 9fに嵌め込まれ、円筒部 l ibは内筒管 13の内筒管側貫通孔 13fに嵌め込まれ、これによつて、電子銃収容部 11の管軸線 C3が真空外囲器本体 3の管軸線 C1と略直交するように、電子銃収容部 11と内筒管 13は、ヘッド部 9に位置決めされる。電子銃収容部 11はヘッド部 9に接合される。電子銃収容部 11 内には、電子銃 15が収容されており、電子銃収容部 11を介して電子銃 15がヘッド部 9に取り付けられている。

[0025] 図 3に示されたように、電子銃 15は電子発生部 23と集束電極 25とを備える。集束電極 25は円筒状であり、集束電極 25の先端は、電子銃収容部 11の円筒部 l ibの内周面に嵌め込まれている。この構成により、集束電極 25は電子銃収容部 11に位置決めされる。集束電極 25の先端の開口と円筒部 l ibの開口は円形に形成されており、集束電極 25の先端の開口は、電子出射口 15aとして機能する。

[0026] 電子発生部 23から電子が放出されると、それら電子は集束電極 25によって集束作用を受ける。そして、それら電子は電子出射口 15aを介して後述するターゲット 5d (X 線ターゲット）に入射する。

[0027] バルブ 7とヘッド部 9と内筒管 13とは同心的に配置され、共通の管軸線 C1を有している。陽極 5は、管軸線 C1上で直上に延在し、管軸線 C1と共通する軸線 C2を有する円柱状の本体部 5fを有する。本体部 5fは銅からなり、本体部 5fの基端はバルブ 7 の他端 7aに接合されている。陽極 5の先端部 5bには、傾斜面 5cが形成されている。傾斜面 5cは、 X線が管軸線 C1上に位置する X線出射窓 10から取り出せるように、電子銃 15に対面する向きで、本体部 5fの軸線 C2に対して所定の角度を有している。傾斜面 5cには、円板状のターゲット 5dが、その電子入射面 5eが傾斜面 5cと平行になるように埋設されている（図 7参照)。ターゲット 5dはタングステン力もなり、陽極 5は、ターゲット 5d以外銅力もなる。電子銃 15の電子出射口 15aから出射された電子は、電子入射面 5eに入射し、ターゲット 5dから X線が発生する。

[0028] 陽極 5の先端部 5bは内筒管 13に収容されている。内筒管 13は、導電性金属からなる。図 1、図 4、図 5及び図 6に示されたように、内筒管 13は、ヘッド部 9内にバルブ 7、ヘッド部 9と共通の管軸線 C1を有するように配置されている。内筒管 13の管軸線 C1方向における下端側は、陽極 5の基端部 5a側に配置され、バルブ 7内の空間に入り込んでいる。また、内筒管 13の内壁面には、内方に向けて盛り上がった同一形状の一対の導電性平面部 13d、 13dが形成されている。これら一対の導電性平面部 13d、 13dは管軸線 C1及び電子銃収容部 11の管軸線 C3に関して対称をなす。一対の導電性平面部 13d、 13dは、内筒管 13の内部に配置されたターゲット 5dの電子入射面 5eを挟むように対向するよう配置されている。特に、ターゲット 5dの電子入射面 5eに直交する面であって、電子出射口 15aの中心と電子入射面 5eの中心を通る第 1基準線と、該第 1基準線と電子入射面 5e上で交差する直線であって電子入射面 5eの中心と X線出射窓 10の中心を結ぶ第 2基準線を含む基準面に対して平行に配置されている。また、導電性平面部 13d、 13dの各長さは、少なくとも傾斜面 5cに対応する領域を覆うだけの長さが必要である。

[0029] 電子銃 15から出射された電子は、ヘッド部 9内の各電極に印加された電圧によつて、ヘッド部 9内の空間に形成された等電位面の法線方向に力を受けながら進行する。最終的に、出射された電子がターゲット 5dの電子入射面 5eに入射することで X線が発生する。電子入射面 5eに電子が入射する位置は X線の焦点位置となり、 X線の焦点位置から X線出射窓 10までの距離力FODであり、 FODが短いほど拡大透視画像の拡大率向上を可能にする。

[0030] 次に、第 1実施例に係る X線管 1Aにおける電子の焦点の大小、焦点形状及び FO Dについて、従来の X線管 (特許文献 1記載の X線管)からフード電極を取り除いたものと比較して説明する。

[0031] 図 16〜図 19は、従来の X線管からフード電極を除去した X線管（以下、「従来の X 線管」という。） 200を示す。なお、図 16は、従来の X線管 200におけるターゲット近傍の構造を示す拡大断面図である。図 17は、図 16中に示された XVII— XVII線に沿つた、従来の X線管 200の内部構造を示す断面図である。図 18は、従来の X線管 20 0におけるターゲット先端の構成を示す拡大斜視図である。図 19は、従来の X線管 2 00における陽極先端における電子の入射形状及び X線の発生形状を説明するための図である。特に、図 18において、領域 (a)は、ターゲット先端部の斜視図であり、領域 (b)は、領域 (a)中の矢印 (b)で示された方向力も見たターゲット先端部の斜視図である。

[0032] この従来の X線管 200において、円筒ケース 204の管軸線 C10上には円柱状の陽極 201が配置されている。この陽極 201の先端には、斜めに切り欠いた傾斜面 202 が形成されており、この傾斜面 202がターゲットとなる。電子がこの傾斜面 202に入射することにより X線が発生する。 [0033] ここで、電子の入射形状 G2は、一般的にその形状が円形に近くなるほど、結果としての X線の発生形状 H2は円形に近くなる傾向がある。なお、「電子の入射形状」とは、ターゲットに電子が入射する前の電子ビームの断面形状をいい、「X線の発生形状」とは、 X線出射窓 203から見た場合における X線の断面形状をいう。つまり、電子銃 205から出射された電子の進行経路の延長線上にある電子ビームの焦点位置 P3 ( 図 16)と、電子銃 205から出射された電子の進行経路の延長線上にある電子ビームの焦点位置 P4 (図 17)とが略一致するように近づくほど (特に微小焦点化を求める場合にはターゲット上で略一致するように近づくほど）、電子の入射形状 G2は、その形状が円形に近づき、 X線の発生形状 H2は円形に近くなる。

[0034] 従来の X線管 200においては、電子ビームの焦点位置 P3、 P4が異なるため（図 16 及び図 17参照）に、図 19に示されたように、電子の入射形状 G2は楕円になり、その結果、 X線の発生形状 H2も楕円化し易くなる。

[0035] これに対し、図 5及び図 6に示されたように、この第 1実施例に係る X線管 1 Aでは、ターゲット 5dの電子入射面 5eを挟んだ状態で対向するよう配置された一対の導電性平面部 13d、 13dが内筒管 13に設けられている。そのため、第 1実施例に係る X線管 1Aでは、従来の X線管 100の場合とは異なり、電子ビームの焦点位置 P1 (図 5参照) と焦点位置 P2 (図 6参照）をほぼ等しくできるため、図 8に示されたように、電子の入射形状 G1は円形に近づく。その結果、 X線の発生形状 HIも円形状となり易い。

[0036] 従来の X線管 200では、電子の入射形状 G2が楕円となる結果、図 18における領域 (b)中の一点鎖線で表されたように、ターゲット上における電子の入射領域の形状 F2は、 X線出射窓 203 (図 16参照）から見て楕円に近い形状になる。その結果、 X線の発生形状 H2も楕円形となり、拡大透視画像が不鮮明になる。

[0037] これに対し、この第 1実施例に係る X線管 1Aでは、電子の入射形状 G1が円形に近づく結果、図 7中の領域 (c)に示されたように、ターゲット上における電子の入射領域の形状 F1を X線出射窓 10 (図 5参照)から見て円形にし易い。また、 X線の発生形状 HIが円形になることで、鮮明な拡大透視画像が得られる。

[0038] また、図 1及び図 2に示されたように、第 1実施例に係る X線管 1 Aでは、ヘッド部 9 内に内筒管 13が取り付けられることで、ヘッド部 9と内筒管 13とが一体で形成される場合と比較して、導電性平面部 13dを容易に形成することができる。

[0039] また、この第 1実施例に係る X線管 1 Aにおいて、電子銃 15に設けられた電子出射口 15a (図 4参照）は、円形に形成されている。そのため、電子の入射形状を一層円形にし易くすることができる。

[0040] (第 2実施例）

次に、図 9〜図 13を参照し、第 2実施例である X線管 1Bについて説明する。なお、図 9は、この発明に係る X線管の第 2実施例の特徴部分として、特に、陽極における突出部の構成を示す拡大斜視図である。図 10は、第 2実施例に係る X線管 1B全体の内部構造を示す断面図であって、実質的に図 2中に示された ΠΙ-ΠΙ線に沿った断面に相当している。図 11は、図 10中に示された XI— XI線に沿った、第 2実施例に係る X線管 1Bの内部構造を示す断面図である。図 12は、第 2実施例に係る X線管 1B における突出部近傍の拡大図であって、突出部のターゲット周囲に形成された等電位面を説明するための図である。図 13は、図 12中に示された XIII— XIIIに沿った、第 2実施例に係る X線管 1Bの内部構造を示す断面図である。この第 2実施例に係る X線管 1Bにおいて、第 1実施例に係る X線管 1Aと同一又は同等の構造については、同一符号を付して説明を省略する。

[0041] 図 9〜図 11に示されたように、第 2実施例において、陽極 40は、直状に延在する円柱形状である。この陽極 40は、真空外囲器本体 3の管軸線 C1と共通の軸線 C4となる本体部 41を有し、本体部 41の先端には、軸線 C4に沿って延在する突出部 47が形成されている。突出部 47は、ヘッド部 9内に配置された断面略長方形状を有し、突出部 47の先端には、傾斜面 47aが形成されている。傾斜面 47aは、 X線が X線出射窓 10から取り出せるように、電子銃 15に対面する向きで、本体部 41の軸線 C4に対して所定の角度だけ傾いている。傾斜面 47aには、円板状のターゲット 47bが埋設されており、ターゲット 47bの電子入射面 47dが傾斜面 47aと平行になっている。ターゲット 47bはタングステンからなり、陽極 5は、ターゲット 47b以外銅からなる。

[0042] 陽極 40の突出部 47には、本体部 41の軸線 C4と同一の方向に延在するとともに、電子入射面 47dを挟むように平行に配置された一対の側面 47c、 47cが形成されている。さらに、一対の側面 47c、 47c間の幅（距離）は、この幅と同一の方向における本体部 41の幅（直径)よりも小さい。そのため、図 12に示された電子ビームの焦点位置と図 13に示された電子ビームの焦点位置はほぼ一致させることができ、 X線の発生形状 HIは円形状となり易い。また、図 10及び図 11に示されたように、この第 2実施例に係る X線管 1Bでは、陽極 40の本体部 41を直状形状にする一方、突出部 47 を本体部 41の先端力も本体部 41の軸線 C4に沿って延在させることで、陽極が折れ曲がっているような形状に比べて放電が起こり難ぐ高い動作安定性を得ることができる。

[0043] (第 3実施例）

次に、図 14及び図 15を参照し、第 3実施例である X線管 1Cについて説明する。なお、図 14は、この発明に係る X線管の第 3実施例の特徴部分として、特に、陽極の突出部の構成を示す拡大斜視図である。図 15は、この発明に係る X線管の第 3実施例について、突出部のターゲット周囲に形成された等電位面を説明するための図である。特に、図 15において、領域 (a)は、突出部近傍を示す拡大断面図であり、領域（ b)は、領域 (a)にし、召された B— B線に沿った突出部近傍の断面図である。ここで、第 3実施例に係る X線管 1Cにおいて、第 1実施例に係る X線管 1Aと同一又は同等の構造については、同一符号を付してその説明を省略する。

[0044] この第 3実施例に係る X線管 1Cにおいて、陽極 50は、直状に延在する円柱形状を有する。この陽極 50は、真空外囲器本体 3の管軸線 C1と共通の軸線 C5となる本体部 51を有し、本体部 51の先端には本体部 51の軸線 C5方向に延在する突出部 52 が設けられている。突出部 52は、本体部 51の表面と面一に形成されて軸線 C5に沿つて直状に延在する曲面 52aを有する。また、突出部 52において、本体部 51の軸線 C5を挟むように曲面 52aの反対側には、本体部 51の表面と連続する傾斜面 52bが形成されている。傾斜面 52bは、本体部 51の軸線 C5上に位置する X線出射窓 10から X線が取り出されるように軸線 C5に対して所定の角度だけ傾いている（図 15中の領域 (a)参照)。また、傾斜面 52bには、タングステン力もなるターゲット 52c (図 14参照）が設けられている。陽極 50の突出部 52は内筒管 13に収容され、内筒管 13には、ターゲット 52cの電子入射面 52dを挟んだ状態で対向するよう配置された一対の導電性平面部 13d、 13dが形成されている。この第 3実施例に係る X線管 1Cは、陽極 5 0を除いて、第 1実施例に係る X線管 1 Aと同等の構造力もなる。

[0045] この第 3実施例に係る X線管 1Cも、第 1及び第 2実施例に係る X線管 1A、 IBと同様に、従来の X線管 100 (図 16〜図 18参照）と異なり、 X線の発生形状 HIは円形となり易い。

[0046] また、図 14に示されたように、陽極 50の突出部 52は、本体部 51の表面と面一になる曲面 52aを有する。そのため、面一となる表面が全くない場合と比較して放電が起こり難ぐ高い動作安定性が得られる。

[0047] この発明は、上述の実施例に限定されない。例えば、ターゲット 5d、 47d、 52dの材質は、タングステンに限定されず、その他の X線発生用材料であってもよい。また、タ一ゲット 5d、 47d、 52dを陽極 5、 40、 50の一部に設ける場合に限定されず、陽極 5、 40、 50全体を所望の X線発生用材料で一体的に形成されることで、該陽極 5、 40、 50自体力 Sターゲットとなるようにしてもよい。さらに、真空外囲器本体（陽極収容部） 3 に陽極 5、 40、 50が収容される場合の「収容」とは、ターゲット 5d、 47d、 52d全体を収容している場合に限定されず、例えば、陽極 5、 40、 50自体がターゲットになる場合には、ターゲットの一部が真空外囲器本体（陽極収容部） 3から露出している状態も含まれる。この場合、陽極 5、 40、 50の傾斜面 5c、 47a, 52b力ターゲットの電子入射面となる。また、陽極 5、 40、 50は、途中で折れ曲がった形状であってもよい。管状の真空外囲器本体 (陽極収容部） 3とは、円形の管状に限定されず、矩形、その他の形状であってもよぐまた、ストレートに伸びる管状に限定されず、カーブまたは屈曲した管状であってもよい。内筒管 13が設けられない場合には、内筒管 13に設けられた一対の導電性平面部 13d、 13dと同一の構造となる導電性平面部力ヘッド部 9の内壁面に直接設けられてもよい。

[0048] 次に、上述のような構造を有する X線管（この発明に係る X線管）が適用された、この発明に係る X線源 100を、図 20及び図 21を参照して説明する。なお、図 20は、この発明に係る X線源の一実施例の構成を示す分解斜視図である。また、図 21は、本実施例に係る X線源の内部構造を示す断面図である。また、この発明に係る X線源 1 00へは、上述の第 1〜第 3実施例に係る X線管 1A〜： LCの何れも適用可能であるが、簡単のため、以下の説明及び関連する図面では、当該 X線源 100に適用可能な X 線管全般を、単に" X線管 1"で表すこととする。

[0049] 図 20及び図 21に示されたように、 X線源 100は、電源部 102と、電源部 102と、絶縁ブロック 102Aの上面側に配置される第 1板部材 103と、絶縁ブロック 102Aの下面側に配置される第 2板部材 104と、第 1板部材 103と第 2板部材 104との間に介設される 4本の締結スぺーサ部材 105と、第 1板部材 103上に金属製筒部材 106を介して固定される X線管 1とを備える。なお、電源部 102は、エポキシ榭脂からなる絶縁ブロック 102A中に高電圧発生部 102B、高電圧線 102C、ソケット 102Dなど（図 21参照)をモールドした構造を有する。

[0050] 電源部 102の絶縁ブロック 102Aは、概略正方形の上面及び下面が相互に平行な短角柱形状を有する。その上面の中心部には、高電圧線 102Cを介して高電圧発生部 102Bに接続された円筒状のソケット 102Dが配置されている。また、絶縁ブロック 102Aの上面には、ソケット 102Dと同芯状に配置された環状の壁部 102Eが設けられている。そして、絶縁ブロック 102Aの周面には、その電位を GND電位 (接地電位 )とするための導電性塗料 108が塗布されている。なお、導電性塗料の塗布の替わりに導電性テープが貼付されてもょヽ。

[0051] 第 1板部材 103及び第 2板部材 104は、例えば 4本の締結スぺーサ部材 105及び 8 本の締結ネジ 109と協働して電源部 102の絶縁ブロック 102Aを図示の上下方向から挟持する部材である。これら第 1板部材 103及び第 2板部材 104は、絶縁ブロック 1 02Aの上面及び下面より大きい概略正方形に形成されている。第 1板部材 103及び第 2板部材 104の 4隅には、各締結ネジ 109を揷通させるネジ揷通孔 103A、 104 A がそれぞれ形成されている。また、第 1板部材 103には、絶縁ブロック 102Aの上面に突設された環状の壁部 2Eを囲む円形の開口 103Bが形成されている。

[0052] 4本の締結スぺーサ部材 105は、角柱状に形成されて第 1板部材 103及び第 2板部材 104の 4隅に配置される。各締結スぺーサ部材 105の長さは、絶縁ブロック 102 Aの上面と下面との間隔より若干短ぐすなわち、絶縁ブロック 102Aの締付け代だけ短く設定されている。各締結スぺーサ部材 105の上下の端面には、締結ネジ 109がねじ込まれるネジ孔 105Aがそれぞれ形成されている。

[0053] 金属製筒部材 106は円筒状に形成されており、その基端部に形成された取付フランジ 106Aが第 1板部材 103の開口 103Bの周辺にシール部材を介してねじ止め固定されて!/、る。この金属製筒部材 6の先端部の周面はテーパ面 106Bに形成されている。このテーパ面 106Bによって金属製筒部材 106は先端部に角部のない先細状に構成されている。また、金属製筒部材 106のテーパ面 106Bに連続する平坦な先端面には、 X線管 1のノレブ 7を揷通させる開口 106Cが形成されている。

[0054] X線管 1は、陽極 5を絶縁状態に保持して収容したバルブ 7と、陽極 5に導通してその内端部に構成された反射型のターゲット 5dを収容したヘッド部 9の上部 9cと、ターゲット 5dの電子入射面 (反射面）に向けて電子ビームを出射する電子銃 15を収容した電子銃収容部 11とを備える。なお、バルブ 7とヘッド部 9によりターゲット収容部が構成されている。

[0055] ノレブ 7とヘッド部 9の上部 9cとは管軸が一致するよう配置されており、これらの管軸に対して電子銃収納部 11の管軸が略直交している。そして、バルブ 7とヘッド部 9 の上部 9cとの間には、金属製筒部材 106の先端面に固定するためのフランジ 9aが形成されている。また、陽極 5の基端部 5a (電源部 102により高電圧が印加される部分）は、バルブ 7の中心部から下方に突出している（図 21参照)。

[0056] なお、 X線管 1には、排気管が付設されており、この排気管を介してバルブ 7、ヘッド部 9の上部 9c及び電子銃収納部 11の内部が所定の真空度まで減圧されることにより、真空密封容器が構成されている。

[0057] このような X線管 1では、電源部 102の絶縁ブロック 102Aにモールドされたソケット 102Dに基端部 5a (高電圧印加部）が嵌合する。これにより、基端部 5aが高電圧線 1 02Cを介して高電圧発生部 102Bから高電圧の供給を受ける。また、この状態で電子銃収納部 11に内蔵された電子銃 15がターゲット 5dの電子入射面に向けて電子を出射すると、該電子銃 15からの電子がターゲット 5dに入射することにより発生した X 線がヘッド部 9の上部 9cの開口部に装着された X線出射窓 10から出射される。

[0058] ここで、 X線源 100は、例えば以下の手順により組み立てられる。まず、第 2板部材 104の各ネジ揷通孔 104 Aに揷通された 4本の締結ネジ 109力 4本の締結スぺーサ部材 105における下端面の各ネジ孔 105Aにねじ込まれる。そして、第 1板部材 10 3の各ネジ揷通孔 103Aに揷通された 4本の締結ネジ 109力 4本の締結スぺーサ部材 105における上端面の各ネジ孔 105Aにねじ込まれることにより、第 1板部材 103と第 2板部材 104とが絶縁ブロック 102Aを上下方向から把持した状態で相互に締結される。その際、第 1板部材 103と絶縁ブロック 102Aの上面との間にはシール部材が介設され、同様に第 2板部材 104と絶縁ブロック 102Aの下面との間にもシール部材が設けられている。

[0059] 次に、第 1板部材 103上に固定された金属製筒部材 106の開口 106Cから、該金属製筒部材 106の内部に液状絶縁物質である高圧絶縁オイル 110が注入される。続いて、 X線管 1のバルブ 7が金属製筒部材 106の開口 106Cから、該金属製筒部材 106の内部に挿入されて高圧絶縁オイル 110中に浸漬される。このとき、バルブ 7 の中心部力下方に突出する基端部 5a (高電圧印加部）が電源部 102側のソケット 1 02Dに嵌合される。そして、 X線管 1のフランジ 9aが金属製筒部材 106の先端面にシ一ル部材を介してねじ止め固定される。

[0060] 以上のような工程を経て組立てられた X線源 100では、図 21に示されたように、 X 線管 1における陽極 5に対し、電源部 102の絶縁ブロック 102Aの上面に突設された環状の壁部 102E及び金属製筒部材 106が同芯状に配置される。また、環状の壁部 102Eは、 X線管 1のバルブ 7から突出する基端部 5a (高電圧印加部）の周囲を囲んで金属製筒部材 106との間を遮蔽する高さに突出している。

[0061] X線源 100において、電源部 102の高電圧発生部 102Bから高電圧線 102C及びソケット 102Dを介して X線管 1の基端部 5aに高電圧が印加されると、陽極 5を介してターゲット 5dに高電圧が供給される。この状態で電子銃収納部 11に収容された電子銃 15がヘッド部 9の上部 9cに収容されたターゲット 5dの電子入射面に向けて電子を出射すると、該電子がターゲット 5dに入射する。これにより、ターゲット 5dで発生した X線がヘッド部 9の上部 9cの開口部に装着された X線出射窓 10を介して外部に出射される。

[0062] ここで、 X線源 100では、 X線管 1のバルブ 7を高圧絶縁オイル 110に浸漬させた状態で収容する金属製筒部材 106が、電源部 2の絶縁ブロック 102Aの外部、すなわち、第 1板部材 103上に突設して固定されている。そのため、放熱性が良好であり、金属製筒部材 106の内部の高圧絶縁オイル 110や X線管 1のバルブ 7の放熱を促進することができる。

[0063] また、金属製筒部材 106は、陽極 5を中心に配置した円筒形状を有する。この場合、陽極 5から金属製筒部材 106までの距離が均等になるので、陽極 5及びターゲット 5dの周囲に形成される電界を安定させることができる。そして、この金属製筒部材 10 6は、帯電した高圧絶縁オイル 110の電荷を効果的にデイスチャージさせることができる。

[0064] さらに、電源部 102の絶縁ブロック 102Aの上面に突設された環状の壁部 102Eは、X線管 1のバルブ 7から突出する基端部 5a (高電圧印加部）の周囲を囲むことで、金属製筒部材 106との間を遮蔽している、したがって、基端部 5aから金属製筒部材 106への異常放電が効果的に防止され得る。

[0065] なお、 X線源 100は、 4本の締結スぺーサ部材 105を介して相互に締結される第 1 板部材 103と第 2板部材 104との間に電源部 102の絶縁ブロック 102Aが把持される構造を備えている。このことは、絶縁ブロック 102A内には放電を誘発する導電性異物や、電界の乱れを誘発する帯電性異物が存在しないことを意味する。そのため、この発明に係る X線源 100によれば、電源部 102における無用な放電現象や電界の乱れが効果的に抑制される。

[0066] ここで、 X線源 100は、例えば、試料の内部構造を透視画像として観察する非破壊検査装置において、試料に X線を照射する X線発生装置に組み込まれて使用される。図 22は、当該 X線源 100の使用例として、非破壊検査装置の X線発生装置に組み込まれた X線源 (本実施例に係る X線管を含む)の作用を説明する正面図である。

[0067] X線源 100は、 X線カメラ XCとの間に配置された試料板 SPに向けて X線を照射する。すなわち、 X線源 100は、金属製筒部材 106の上方に突出するヘッド部 9の上部 9cに内蔵されたターゲット 5dの X線発生ポイント XPから X線出射窓 10を通して試料板 SPに X線を照射する。

[0068] このような使用例にぉ、て、 X線発生ポイント XP力試料板 SPまでの距離が近ヽ程、 X線カメラ XCによる試料板 SPの透視画像の拡大率が大きくなるため、試料板 S Pは、通常、 X線発生ポイント XPに近接して配置される。また、試料板 SPの内部構造を立体的に観察する場合、試料板 SPを X線の照射方向と直交する軸廻りに傾斜させる。

[0069] ここで、図 22に示されたように、試料板 SPを X線の照射方向と直交する軸廻りに傾斜させた状態で試料板 SPの観察ポイント Pを X線発生ポイント XPに接近させて立体的に観察する際、 X線源 100の金属製筒部材 106の先端部に 2点鎖線で示すような角部が残っていると、試料板 SPが金属製筒部材 6の先端角部に接触する距離まで、すなわち、 X線発生ポイント XPカゝら観察ポイント Pまでの距離が D1となる距離までしか試料板 SPの観察ポイント Pを X線発生ポイント XPに接近させることができない。

[0070] これに対し、図 20及び図 21に示されたように金属製筒部材 106の先端部がテーパ面 106Bによって角部のない先細状に構成された X線源 100では、図 22に実線で示されたように、試料板 SPが金属製筒部材 106のテーパ面 106Bに接触する距離まで、すなわち、 X線発生ポイント XPから観察ポイント Pまでの距離が D2となる距離まで試料板 SPの観察ポイント Pを X線発生ポイント XPに接近させることができる。その結果、試料板 SPの観察ポイント Pの透視画像を一層大きく拡大し、観察ポイント Pの非破壊検査を一層精密に行うことが可能になる。

[0071] この発明に係る X線源 100は、上述の実施例に限定されるものではない。例えば、金属製筒部材 106は、その内周面の断面形状が円形であることが好ましいが、その外周面の断面形状は、円形に限らず、四角形やその他の多角形とすることができる。この場合、金属製筒部材の先端部の周面は斜面状に形成することができる。

[0072] また、電源部 102の絶縁ブロック 102Aは、短円柱形状を有してもよぐこれに対応して第 1板部材 103及び第 2板部材 104は円板形状を有してもよい。さらに、締結スぺーサ部材 105は、円柱形状であってもよぐその本数も 4本に限定されない。

[0073] 以上の本発明の説明から、本発明を様々に変形しうることは明らかである。そのような変形は、本発明の思想および範囲力逸脱するものとは認めることはできず、すべての当業者にとって自明である改良は、以下の請求の範囲に含まれるものである。産業上の利用可能性

[0074] この発明に係る X線管は、非破壊、非接触観察に多用される各種 X線画像撮像装置に、 X線発生源として適用可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 内部で発生した X線を取り出すための X線出射窓を有する陽極収納部と、

前記陽極収納部内に配置された、 X線ターゲットを有する陽極と、そして、前記 X線ターゲットから前記 X線出射窓に向けて X線を発生させるベく、該 X線ターゲットに向けて電子を出射するための電子銃を備えた X線管にお、て、

前記陽極収容部は、前記電子銃の電子出射口中心と前記 X線ターゲットの電子入射面中心とを結ぶ第 1基準線と、該第 1基準線と前記 X線ターゲットの電子入射面上で交差する直線であって前記 X線出射窓中心と前記 X線ターゲットの電子入射面中心を結ぶ第 2基準線を含む基準面に平行な一対の導電性平面部であって、前記 X 線ターゲットの電子入射面を挟んだ状態で互いに対向するよう配置された一対の導電性平面部を有する X線管。

[2] 請求項 1記載の X線管において、

前記陽極収容部は、前記電子銃が取り付けられるヘッド部と、前記ヘッド部内に取り付けられ、その内部に前記 X線ターゲットの前記電子入射面が位置するよう前記陽極の一部を収納する内側容器とを備え、そして、

前記一対の前記導電性平面部は、前記内側容器に設けられている。

[3] 請求項 1記載の X線管において、

前記陽極は、所定軸に沿って伸びた形状の本体部と、前記本体部の先端から前記本体部の軸線に沿って延在する突出部とを備え、そして、

前記突出部に、前記 X線ターゲットの前記電子入射面が形成されている。

[4] 請求項 1又は 2記載の X線管において、

前記 X線ターゲットに対面する前記電子銃の電子出射口は、円形形状を有する。

[5] 請求項 1〜4のいずれか一項記載の X線管と、そして、

前記 X線ターゲットに、 X線を発生させるための電圧を供給するための電源部を備えた X線源。